(57)【要約】  窯内でウェアを加熱する方法。窯のウェア用スペースは、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンと、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンとを含む。本方法は、第１の加熱段階、第２の加熱段階、及び第３の加熱段階において、ウェア用スペースを加熱する工程を含む。次の条件：（ｉ）加熱段階の１つにおいて、第１の方向に配向された温度制御ゾーンは、第１の方向に配向された１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する；及び、（ｉｉ）加熱段階の１つにおいて、第２の方向に配向された１つの温度制御ゾーンは、第２の方向に配向された１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する、のうちの少なくとも１つが満たされ、ここで、第１の方向は垂直方向であり、第２の方向は水平方向である。
2019509242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単独窯内でウェアを焼成する方法において、
前記単独窯のウェア用スペース内にウェアの少なくとも１つのスタックを位置付ける工程であって、前記ウェア用スペースが、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンと、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンとを含む、工程、
第１の加熱段階において、前記ウェア用スペースを周囲温度から該周囲温度より高い第１の温度へと加熱する工程、
第２の加熱段階において、前記ウェア用スペースを前記第１の温度から該第１の温度より高い第２の温度へと加熱する工程、及び
第３の加熱段階において、前記ウェア用スペースを前記第２の温度から該第２の温度より高い最高浸漬温度へと加熱する工程であって、次の条件：
（ｉ）前記第１の加熱段階、前記第２の加熱段階、及び前記第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、前記第１の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、前記第１の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する、及び
（ｉｉ）前記第１の加熱段階、前記第２の加熱段階、及び前記第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、前記第２の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、前記第２の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する
のうちの少なくとも１つが満たされる、工程
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の方向が垂直方向であり、前記第２の方向が水平方向であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンが、前記ウェア用スペースのハースに隣接した第１の温度制御ゾーン、前記ウェア用スペースのクラウンに隣接した第２の温度制御ゾーン、及び前記第１の温度制御ゾーンと前記第２の温度制御ゾーンとの間の第３の温度制御ゾーンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
倒炎式単独窯内でウェアを焼成する方法において、
前記倒炎式単独窯のウェア用スペース内にウェアの少なくとも１つのスタックを位置付ける工程であって、前記ウェア用スペースが、
クラウン、
前記クラウンとは反対側のハース、
前記クラウンと前記ハースとの間にわたる第１の側壁、
前記第１の側壁とは反対側にあり、かつ、前記クラウンと前記ハースとの間にわたる第２の側壁、
前記第１の側壁、前記第２の側壁、前記ハース、及び前記クラウンで囲まれた前壁、
前記前壁とは反対側にあり、かつ、前記第１の側壁、前記第２の側壁、前記ハース、及び前記クラウンで囲まれた後壁、
垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーン、及び
水平方向に配向された複数の温度制御ゾーン
によって画成される、工程、
第１の加熱段階において、前記ウェア用スペースを周囲温度から該周囲温度より高い第１の温度へと加熱する工程、
第２の加熱段階において、前記ウェア用スペースを前記第１の温度から該第１の温度より高い第２の温度へと加熱する工程、及び
第３の加熱段階において、前記ウェア用スペースを前記第２の温度から該第２の温度より高い最高浸漬温度へと加熱する工程であって、次の条件：
（ｉ）前記第１の加熱段階、前記第２の加熱段階、及び前記第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、前記垂直方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、前記垂直方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する、及び
（ｉｉ）前記第１の加熱段階、前記第２の加熱段階、及び前記第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、前記水平方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、前記水平方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する
のうちの少なくとも１つが満たされる、工程
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１６年１月１５日出願の米国仮特許出願第６２／２７９，３８６号の優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、概して、セラミック物品を製造するような焼成及び窯に関する。より詳細には、本明細書は、例えば、セラミック及び／又はセラミック形成材料でできたウェアを焼成すると同時に反応速度を制御するために、単独窯などの窯のウェア用スペース内に課された差分温度勾配に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の焼成サイクルでは、ウェア用スペース内のバーナは、ウェア用スペースの温度を均一に保つように焼成され、ウェア用スペース内の意図的な温度勾配は回避される。従来の焼成サイクルを用いたウェアの焼成に関する問題は、窯内に制御されていない温度差が形成されうることである。例えば、焼成サイクルの間に部分的な分解及び／又は酸化によって除去される有機化合物を含むウェアは、大量の発熱を生じる傾向がある。発熱は、ウェアの不均一な焼成を引き起こしうる、制御されていない温度差を窯内に生成しうる。加えて、雰囲気内に存在する酸素は、有機化合物と反応する傾向があり、それによって、放出を加速し、発熱反応を増加させる。窯内の大きい制御されていない温度差は、窯内のウェアの温度の制御を困難にし、ウェアに不均一な焼成及び／又は亀裂を引き起こしうる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態によれば、単独窯内でウェアを焼成する方法が提供される。本方法は、単独窯のウェア用スペース内にウェアの少なくとも１つのスタックを位置付ける工程を含む。ウェア用スペースは、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンと、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンとを含む。本方法は、第１の加熱段階において、ウェア用スペースを周囲温度から該周囲温度より高い第１の温度へと加熱する工程、第２の加熱段階において、ウェア用スペースを第１の温度から該第１の温度より高い第２の温度へと加熱する工程、及び第３の加熱段階において、ウェア用スペースを第２の温度から該第２の温度より高い最高浸漬温度へと加熱する工程をさらに含む。本方法において、次の条件のうちの少なくとも１つが満たされる：（ｉ）第１の加熱段階、第２の加熱段階、及び第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、該第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する；及び、（ｉｉ）第１の加熱段階、第２の加熱段階、及び第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、該第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する。
【０００５】
別の実施形態では、倒炎式単独窯内でウェアを焼成する方法が提供される。本方法は、倒炎式単独窯のウェア用スペース内にウェアの少なくとも１つのスタックを位置付ける工程を含む。幾つかの実施形態では、ウェア用スペースは、クラウン；該クラウンとは反対側のハース；クラウンとハースとの間にわたる第１の側壁；該第１の側壁とは反対側にあり、かつ、クラウンとハースとの間にわたる第２の側壁；第１の側壁、第２の側壁、ハース、及びクラウンで囲まれた前壁；該前壁とは反対側にあり、かつ、第１の側壁、第２の側壁、ハース、及びクラウンで囲まれた後壁によって画成される。ウェア用スペースは、垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーンと、水平方向に配向された複数の温度制御ゾーンとを含みうる。本方法は、第１の加熱段階において、ウェア用スペースを周囲温度から該周囲温度より高い第１の温度へと加熱する工程、第２の加熱段階において、ウェア用スペースを第１の温度から該第１の温度より高い第２の温度へと加熱する工程、及び第３の加熱段階において、ウェア用スペースを第２の温度から該第２の温度より高い最高浸漬温度へと加熱する工程をさらに含む。本方法では、次の条件のうちの少なくとも１つが満たされる：（ｉ）第１の加熱段階、第２の加熱段階、及び第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する；及び、（ｉｉ）第１の加熱段階、第２の加熱段階、及び第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、水平方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、水平方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する。
【０００６】
さらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者に容易に明らかになり、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含めた本明細書に記載される実施形態を実施することによって認識されよう。
【０００７】
前述の概要及び後述する詳細な説明はいずれも、さまざまな実施形態を説明しており、特許請求される主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。添付の図面は、さまざまな実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、本明細書に記載されるさまざまな実施形態を例示しており、その説明とともに、特許請求される主題の原理及び動作を説明する役割を担う。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本明細書に開示かつ説明される実施形態に従う倒炎式単独窯の外側の概略図
【図２】本明細書に開示かつ説明される実施形態に従うウェアが積載された倒炎式単独窯の内側の概略図
【図３】本明細書に開示かつ説明される実施形態に従う第１の方向に配向された制御された温度差を有する積載された単独窯の概略図
【図４】本明細書に開示かつ説明される実施形態に従う第２の方向に配向された制御された温度差を有する積載された単独窯の概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
これより、その実施形態が添付の図面に示される、単独窯のウェア用スペース内に差分温度勾配を適用又は与えるためのシステム及び方法の実施形態について詳細に言及される。可能な限り、同一又は同様の部分についての言及には、図面全体を通じて同一の参照番号が用いられる。一実施形態では、単独窯内でウェアを焼成する方法が提供される。本方法は、単独窯のウェア用スペース内にウェアの少なくとも１つのスタックを位置付ける工程を含む。ウェア用スペースは、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンと、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンとを含む。本方法は、第１の加熱段階において、ウェア用スペースを周囲温度から該周囲温度より高い第１の温度へと加熱する工程、第２の加熱段階において、ウェア用スペースを第１の温度から該第１の温度より高い第２の温度へと加熱する工程、及び第３の加熱段階において、ウェア用スペースを第２の温度から該第２の温度より高い最高浸漬温度へと加熱する工程をさらに含む。本方法において、次の条件のうちの少なくとも１つが満たされる：（ｉ）第１の加熱段階、第２の加熱段階、及び第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、該第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する；及び、（ｉｉ）第１の加熱段階、第２の加熱段階、及び第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、該第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する。単独窯のウェア用スペース内に差分温度勾配を適用又は与えるためのさまざまなシステム及び方法が、添付の図面を具体的に参照しつつ、本明細書に記載される。図面は、燃料を燃焼する窯を示しているが、電気窯を実施形態において用いて、本明細書に開示かつ説明される温度勾配を生成することもできる。
【００１０】
単独窯のウェア用スペース内に適用又は与えられるべき所望の差分温度勾配を提供するように構成された実施形態に従う単独窯が、図１及び図２に関して以下に記載される。図１は、単独窯１００の外側を概略的に示しており、図２は、単独窯１００の内側を概略的に示している。実施形態では、及び図１及び図２を参照すると、単独窯１００は、該単独窯１００の上部にクラウン１００ｃ、単独窯１００の底部かつクラウン１００ｃとは反対側にハース１００ａを含む。単独窯１００はまた、第１の側壁１００ｂ及び、該第１の側壁１００ｂとは反対側にあり、かつ、ハース１００ａとクラウン１００ｃとの間にわたる第２の側壁１００ｄも含む。単独窯１００は、該単独窯１００の一方の側にあり、かつ、クラウン１００ｃ、ハース１００ａ、第１の側壁１００ｂ、及び第２の側壁１００ｄ間にわたる前壁１００ｅをさらに含む。単独窯１００はまた、前壁１００ｅとは反対側にあり、かつ、クラウン１００ｃ、ハース１００ａ、第１の側壁１００ｂ、及び第２の側壁１００ｄ間にわたる後壁１００ｆも含む。ハース１００ａ、クラウン１００ｃ、第１の側壁１００ｂ、第２の側壁１００ｄ、前壁１００ｅ、及び後壁１００ｆに囲まれた空間は、ウェア１０１及び該ウェア１０１を支持するためのスタック１０２が単独窯１００内に積載される、ウェア用スペース１１０を画成する。幾つかの実施形態では、窯は、ウェア用スペースを画成する複数の壁、及び複数のガス流をウェア用スペースのそれぞれの部分に送達するように構成されたマルチゾーンガス分配送達サブシステムを含み；例えば、複数の壁は、ハース、クラウン、第１の側壁、第２の側壁、前壁、及び後壁のうちの少なくとも一部を含む。
【００１１】
図２に示される実施形態では、個々のウェア１０１が、複数のスタック１０２上に積載される。各スタック１０２上に積載することができるウェア１０１の数は制限されず、ウェア１０１は、任意の構成でスタック１０２上に積載されうる。実施形態では、ウェア１０１は、個々のウェア１０１をスタック１０２上に載せつつ、個々のウェア１０１が離間されて、個々のウェア１０１間にガスが流れることができるように、各スタック１０２上に積載される。図２に示される実施形態では、各スタック１０２は、複数のウェア１０１を保持する３つの棚１０２ａを含む。しかしながら、実施形態では、各スタック１０２の棚１０２ａの数は制限されず、実施形態に応じて変動しうる。実施形態では、焼成サイクルの合間など、ウェア用スペース１１０及びスタック１０２が冷めているときに、スタック１０２が単独窯１００のウェア用スペース内にあると同時に、ウェア１０１がスタック１０２上へと積載されうる。他の実施形態では、単独窯１００の外側でスタック１０２にウェア１０１が積載され、次に、積載されたスタックが単独窯１００のウェア用スペース１１０内へと移される。積載されたスタックが単独窯１００内へと移される実施形態では、スタック１０２は、カート（図示せず）上で又は他の搬送方法によって、単独窯１００へと及び単独窯１００から移動させることができる。
【００１２】
図２に示される実施形態では、各スタック１０２の下に送気開口部１０３がある。送気開口部１０３は、単独窯１００からガスを排出可能にする。例えば、燃料が消費されると、単独窯１００からの排出を必要とする排ガスが生じる。排ガスに加えて、ウェアが周囲温度から分解温度へと加熱されると、ウェアから揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が放出される。ウェア用スペースにおけるＶＯＣの燃焼は発熱反応であり、ウェア用スペース１１０の一部に制御されていない加熱を生じさせうる。ＶＯＣ又は燃料などの流体は、送気開口部１０３を通じて排出されうる。図２には、各スタック１０２の下に送気開口部１０３が描かれているが、幾つかの実施形態によれば、送気開口部１０３は、単独窯１００内の任意の位置に配置されてよい。送気開口部１０３の数は、単独窯１００の気流の必要性及び焼成サイクルに応じて可変であってよく、図２に示される送気開口部１０３の数に限定されない。さらには、図１〜３に示される実施形態は、周囲ガス（例えば空気など）がクラウン１００ｃ、バーナ１２０、又は他の入口開口部（図示せず）を通じて単独窯１００内に注入され、ウェア用スペース１１０を通って流れ、ハース１００ａの送気開口部１０３を通って出る、倒炎式単独窯１００を対象としている。しかしながら、他の実施形態は、周囲ガスが前壁１００ｅを通って単独窯内へと流れ、後壁１００ｆを通って単独窯から出るガス流パターンなど、他のガス流パターンを有する単独窯を含む。よって、実施形態において、送気開口部１０３は、単独窯の異なる部分に配置してもよいこともまた理解されるべきである。例えば、実施形態において、送気開口部は、クラウン１００ｃ、第１の側壁１００ｂ、第２の側壁１００ｄ、前壁１００ｅ、及び／又は後壁１００ｆに配置することができる。
【００１３】
送気開口部１０３を通って単独窯から出る排ガスに加えて、空気、窒素、ＣＯ２等の他のガスも、ダクト（図示せず）を通って単独窯に入る可能性がある。ダクトは、送気開口部を含まない単独窯１００の任意の表面に配置されうる。例えば、図２に示される実施形態では、ダクトは、クラウン１００ｃ、第１の側壁１００ｂ、第２の側壁１００ｄ、後壁１００ｆ、前壁１００ｅに配置されてよく、あるいは、バーナと一体化していてもよい。実施形態では、ダクトは、周囲ガスがダクトから送気開口部１０３へと流れるように、送気開口部１０３から単独窯の対向する表面に位置付けられうる。例えば、実施形態では、ダクトは、周囲ガスが、クラウン１００ｃのダクトから単独窯内へと流れ、ハース１００ａに配置された送気開口部１０３において排出されるように、ハース１００ａとは反対側のクラウン１００ｃに配置されうる。ダクトの数は制限されず、単独窯１００の気流の必要性及び焼成サイクルに基づいて変動して差し支えない。
【００１４】
実施形態において、ウェア用スペース１１０は、バーナ１２０によって加熱される。図２に示される実施形態では、バーナ１２０は、第１の側壁１００ｂに配置される。しかしながら、実施形態では、バーナ１２０は、単独窯１００のいずれかの表面に配置されうる。図２の実施形態に示されるように、バーナ１２０は、燃焼ガスに点火し、第１の側壁１００ｂから第２の側壁の方へと延在する、対応する熱源１２１を形成する。実施形態では、熱源１２１は、スタック１０２間に位置づけられた燃焼レーン（fire lanes）１２５を通って延在する。燃焼レーン１２５は、ハース１００ａからクラウン１００ｃへと延在する。実施形態において、熱源１２１は、燃焼レーン１２５を通って延在し、第１の側壁１００ｂと第２の側壁との間の距離全体にわたる。実施形態では、燃焼レーン１２５は、各スタック１０２間に存在する。バーナ１２０又は電気抵抗性放射素子は、１つ以上の熱源１２１が各燃焼レーン１２５を通って延在するように、あるいは、１つ以上の熱源１２１が燃焼レーン１２５のサブセットを通って延在するように、位置付けられうる。他の実施形態では、バーナ１２０は、図２及び３に示されるように、１つ以上の熱源１２１が各燃焼レーン１２５を通って延在するように、各燃焼レーン１２５に位置付けられる。実施形態において、及び図２及び３を参照すると、複数列のバーナが、第１の側壁１００ｂ及び第２の側壁１００ｄに交互に位置付けられる。例えば、燃焼レーン１２５ａ、１２５ｃ、及び１２５ｅに配置された複数列のバーナが、第１の側壁１００ｂに位置付けられ、燃焼レーン１２５ｂ、１２５ｄ、及び１２５ｆに配置された複数列のバーナが、第２の側壁１００ｄに位置付けられる。さらには、実施形態では、単一の列内の交互のバーナが対向する側壁上に位置付けられてもよい。図２及び３には示されていないが、このような実施形態の一例として、３つのバーナを含む１つの列が、第１の側壁１００ｂ上に位置付けられたクラウン１００ｃに最も近い第１のバーナ、第１の側壁１００ｂ上に位置付けられたハース１００ａに最も近い第２のバーナ、及び第２の側壁１００ｄ上に位置付けられた第１及び第２のバーナ間の第３のバーナを有しうる。上記バーナ構成のいずれか、及び他の同様のバーナ構成が実施形態に想定される。
【００１５】
図２に示される実施形態は、１列の３つのバーナ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを有し、ここで、１２０ａはクラウン１００ｃに最も近く、１２０ｃはハース１００ａに最も近く、１２０ｂは、ウェア用スペース１１０の垂直中央付近の１２０ａと１２０ｃとの間に位置付けられる。他の実施形態では、３つより多い又は３つ未満のバーナ１２０が一列になっており、上部と底部の間に配置されたバーナは、むらのある又は不均一な間隔を有しうる。例えば、実施形態において、２つのバーナが１列になっており、他の実施形態では４つ又は５つのバーナが１列になっている。バーナの数及び大きさ、並びに列におけるそれらの流れ方向又は向流方向は、ウェア用スペース１１０内の温度成層に必要とされる制御のレベル及びウェア用スペース１１０をいかに早く加熱するかの制御によって決定される。列内にあるバーナ１２０が多くなるほど、ウェア用スペース１１０の温度成層及び全体的な加熱の両方に対し、より多くの制御が存在する。
【００１６】
実施形態において、制御熱電対（図示せず）は、各バーナ１２０とは反対側の第２の側壁上に位置付けられる。例えば、１列の３つのバーナ１２０が存在する実施形態では、熱電対は、第１の側壁１００ｂのバーナ１２０から第２の側壁１００ｄへと燃焼レーン１２５を通って延在する、対応する熱源１２１の温度を測定する。バーナ１２０に供給される空気及び燃料の量並びにそれらの比は、対応する熱源１２１の温度を上昇又は低下させるように調整することができる。それによって、バーナ１２０の温度出力を修正することができる。幾つかの実施形態では、各バーナ１２０についての温度設定点は、別々かつ個別に制御することができる。例えば、バーナ１２０ａの温度設定点は、バーナ１２０ｂの温度設定点と同一であっても異なっていてもよく、バーナ１２０ｃの温度設定点は、バーナ１２０ａ及び１２０ｂの温度設定点と同一であっても異なっていてもよい。他の実施形態では、複数のバーナ１２０の温度設定点を一緒に制御することができる。例えば、ウェア用スペース１１０の上部の近くに位置付けられたすべてのバーナ１２０ａの温度設定点は、第１の温度に設定することができ、ウェア用スペース１１０の垂直中央近くに位置付けられたすべてのバーナ１２０ｂの温度設定点は、第１の温度と同一又は異なる第２の温度に設定することができ、ハース１００ａに最も近いすべてのバーナ１２０ｃの設定点は、第１及び第２の温度設定点と同一又は異なる第３の温度に設定することができる。実施形態において、バーナは、ウェア用スペース１１０内の温度の所望の制御をもたらすいずれかの構成でグループ化される。
【００１７】
幾つかの実施形態では、対応する熱源１２１の温度を測定するためにバーナ１２０とは反対側に位置付けられた熱電対は存在しない。このような実施形態では、熱源１２１の温度は、対応するバーナ１２０に供給される燃焼ガスの量によって、あるいは、対応するバーナ１２０に供給される酸素に対する燃焼ガスの比によって、計算することができる。幾つかの実施形態では、酸素の供給源は空気である。他の実施形態では、工業グレードのＯ２が酸素供給源として用いられる。このように、熱源の温度を低下又は上昇させるべき場合には、対応するバーナ１２０の燃料の量又は燃料の酸素に対する比を、そのバーナに対応する熱源１２１の所望の温度上昇又は低下に影響を与えるように、それに応じて上昇又は低下させることができる。実施形態において、各バーナに供給される燃料又は酸素の燃料に対する比は、各熱源１２１の温度が個別に制御できるように、別々かつ個別に制御されうる。あるいは、他の実施形態では、燃料の量又は酸素の燃料に対する比は、一群のバーナによって発生する熱源の温度がほぼ同じになるように、上述のバーナの複数の群など、複数群のバーナによって制御されうる。
【００１８】
実施形態によれば、ＶＯＣの放出を調整する１つの方法は、ウェア用スペース１１０のさまざまな温度制御ゾーンの温度を制御することである。例えば、焼成サイクルが連続すると、熱の浮力によってウェア用スペースの上部がより高温を有するようになる。これによって、ＶＯＣは、ウェア用スペースの上部では目標時間より早く放出され、ウェア用スペースの中間では目標時間に放出され、ウェア用スペースの底部では目標時間より遅く形成される。このような方式でＶＯＣの形成を制御することにより、ＶＯＣの全体的な形成は、すべての温度制御ゾーンが同じ設定点にあった場合と同じであるが、ピーク濃度は低減される。ＶＯＣのピーク濃度を低減することで、希釈ガスの追加の体積の必要性を低減し、より早い加熱速度を可能にする。
【００１９】
これより、ウェア用スペースの温度制御ゾーンの温度を調整する実施形態について、図３に示される実施形態を参照しつつ説明する。図３に示されるように、バーナ１２０は、熱源１２１を各燃焼レーン１２５内に放出するように位置付けられる。ウェア用スペース１１０は、それぞれ、ウェア用スペースの底部の近く、垂直中央、及び上部の近くに配置された、３つの温度制御ゾーン２０１、２０２、２０３に分けられる。図３は、３つの温度制御ゾーン２０１、２０２、２０３を示しているが、実施形態では、より多い又はより少ない温度制御ゾーンが存在しうる。幾つかの実施形態では、ウェア用スペースは、２つの温度制御ゾーンに分けることができる。他の実施形態では、ウェア用スペースは、４つ又は５つの温度制御ゾーンに分けることができる。加えて、図３は、１つの温度制御ゾーンが別の温度制御ゾーンの上または下に配置される、垂直構成の温度制御ゾーン２０１、２０２、２０３を示している。この構成は、気流が単独窯１００のクラウン１００ｃから単独窯のハース１００ａへと移動する、倒炎式単独窯に用いることができる。この構成を、排ガスがクラウンを通じて排出される昇炎式窯に用いることもできる。
【００２０】
実施形態において、ウェア用スペース１１０内の各温度制御ゾーンは、該温度制御ゾーンに対応する１行のバーナによって制御される。図３を参照すると、１行の６つのバーナ１２０ａが、ウェア用スペース１１０の上部近くに配置されており、温度制御ゾーン２０３に対応する。したがって、実施形態において、その行内の各バーナ１２０ａは、温度制御ゾーン２０３の所望の温度を維持する熱源を放出するように設定される。同じように、１行の６つのバーナ１２０ｂは、ウェア用スペース１１０の垂直中央に配置されており、温度制御ゾーン２０２に対応する。したがって、実施形態において、その行内の各バーナ１２０ｂは、温度制御ゾーン２０２の所望の温度を維持する熱源を放出するように設定される。ウェア用スペースの上部近くの１行のバーナ１２０ａによって放出される熱源は、ウェア用スペース１１０の垂直中央にある１行のバーナ１２０ｂから放出される熱源と同じ又は異なる温度を有しうる。同じように、１行の６つのバーナ１２０ｃは、ウェア用スペース１１０の底部近くに配置されており、温度制御ゾーン２０１に対応する。したがって、実施形態において、その行内の各バーナ１２０ｃは、温度制御ゾーン２０１の所望の温度を維持する熱源を放出するように設定される。ウェア用スペースの底部近くの１行のバーナ１２０ｃによって放出される熱源は、ウェア用スペースの上部近くの１行のバーナ１２０ａ又はウェア用スペースの垂直中央における１行のバーナ１２０ｂによって放出される熱源と同じ又は異なる温度を有しうる。
【００２１】
実施形態において、及びこれより図４を参照すると、バーナ１２０は、熱源１２１を各燃焼レーン１２５内へと放出するように位置付けられる。ウェア用スペース１１０は、それぞれ、ウェア用スペース１１０の後壁１００ｆ及び前壁１００ｅに隣接して配置された２つの温度制御ゾーン３１０、３２０に分けられる。図４は、２つの温度制御ゾーン３１０、３２０を示しているが、実施形態では、より多くの温度制御ゾーンが存在していてもよい。幾つかの実施形態では、ウェア用スペース１１０は、３つの温度制御ゾーンに分けることができる。他の実施形態では、ウェア用スペース１１０は、４つの温度制御ゾーンに分けることができる。加えて、図４は、１つの温度制御ゾーンが別の温度制御ゾーンの隣に配置される、水平構成の温度制御ゾーン３１０、３２０を示している。この構成は、気流が単独窯１００のクラウン１００ｃから単独窯のハース１００ａへと移動する倒炎式単独窯に用いることができる。他の実施形態では、温度制御ゾーンは、ある温度制御ゾーンが別の温度制御ゾーンの上又は下に配置される、垂直構成を有していてもよい。この構成は、気流が単独窯の前壁１００ｅから単独窯の後壁へと移動する、あるいは、気流が単独窯の後壁から単独窯の前壁１００ｅへと移動する、クロスフロー窯に用いることができる。
【００２２】
実施形態において、ウェア用スペース１１０内の各温度制御ゾーン３１０、３２０は、該温度制御ゾーンに対応する複数列のバーナによって制御される。図４を参照すると、３列の各々３つのバーナ１２０ａは、ウェア用スペース１１０の前壁１００ｅ近くに配置されており、温度制御ゾーン３２０に対応する。実施形態において、それら列内の各バーナ１２０ａは、温度制御ゾーン３２０の所望の温度を維持する熱源を放出するように設定される。同じように、３列の各々３つのバーナ１２０ｂは、ウェア用スペース１１０の後壁１００ｆ近くに配置されており、温度制御ゾーン３１０に対応する。したがって、実施形態において、複数列のバーナの各バーナ１２０ｂは、温度制御ゾーン３１０の温度を維持する熱源を放出するように設定される。ウェア用スペース１１０の前壁１００ｅ近くの１行のバーナ１２０ａによって放出される熱源は、ウェア用スペース１１０の後壁近くに配置された複数列のバーナ１２０ｂから放出される熱源と同じ又は異なる温度を有しうる。ウェア用スペース１１０をこれらの２つ以上の温度制御ゾーン３１０、３２０に分けることによって、異なる原料特性を有するウェアを、同じ加熱炉内で仕上げることができる。例えば、実施形態において、第１の温度で仕上げることを必要とする第１の設定の材料特性を有するウェアを、温度制御ゾーン３１０内で仕上げることができると同時に、第１の温度とは異なる第２の温度で仕上げることを必要とする第２の設定の材料特性を有するウェアを、温度制御ゾーン３２０内で仕上げることができる。
【００２３】
実施形態において、ウェアの焼成サイクルは、２つ以上の段階に分けることができる。幾つかの実施形態では、ウェアの焼成サイクルは、３つ以上の段階に分けられる。第１の段階において、ウェアは、周囲温度から第１の温度へと加熱される。第２の段階では、ウェアは、第１の温度から第２の温度へと加熱される。第３の段階では、ウェアは、第２の温度から最高浸漬温度へと加熱される。
【００２４】
実施形態では、ウェアは、第１の段階において、周囲温度から、例えば約４００℃〜約６５０℃など、約２５０℃〜約７００℃である第１の温度へと加熱される。他の実施形態では、第１の温度は、例えば約６００℃など、約５７５℃〜約６２５℃である。第１の段階では、焼成サイクルは、適用される熱の下で、有機材料が分解してウェアからＶＯＣを放出する温度範囲を介して進行する。したがって、この第１の段階では、温度勾配は、ＶＯＣの放出を制御するように、窯のスペース内に生成されうる。
【００２５】
第１の段階内では、ウェア用スペースは、さまざまなサブ段階において周囲温度から第１の温度へと加熱されうる。例えば、第１の段階において、ウェア用スペースは、周囲温度から、第１の温度より低い第１のサブ段階温度へと加熱されうる。ウェア用スペースは、ある持続期間、第１のサブ段階温度で保持されうる。その後、ウェア用スペースは、第１のサブ段階温度から、該第１のサブ段階温度より高く、第１の温度より低い第２のサブ段階温度へと加熱されうる。ウェア用スペースの温度は、ある持続期間、第２のサブ段階温度で保持されうる。実施形態において、第１の段階は、保持の有無及びサブ段階間の加熱速度の変化の有無にかかわらず、任意の数のサブ段階を含みうる。
【００２６】
実施形態では、ウェアは、第２の段階において、第１の温度から、約６５０℃〜約９５０℃など、約６００℃〜約１０００℃の第２の温度へと加熱される。他の実施形態では、第２の温度は、約７５０℃〜約８５０℃、又は約８００℃など、７００℃〜約９００℃である。第２の段階では、脱ヒドロキシ、細孔形成剤の分解等の中間反応が起こる。
【００２７】
第１の段階の場合のように、第２の段階では、ウェア用スペースは、第１の温度から、さまざまなサブ段階において第２の温度へと加熱されうる。例えば、第２の段階では、ウェア用スペースは、第１の温度から、第２の温度未満の第１のサブ段階温度へと加熱されうる。ウェア用スペースは、ある持続期間、第１のサブ段階温度で保持されうる。その後、ウェア用スペースは、第１のサブ段階温度から、該第１のサブ段階温度より高く、第２の温度より低い第２のサブ段階温度へと加熱されうる。ウェア用スペースの温度は、ある持続期間、第２のサブ段階温度で保持されうる。実施形態では、第２の段階は、任意の数のサブ段階を含みうる。実施形態では、ウェアは、第３の段階において、第２の温度から、約１２５０℃〜約１４００℃など約１２００℃〜約１５５０℃である最高浸漬温度へと加熱される。他の実施形態では、最高浸漬温度は約１３００℃〜約１４５０℃である。第３の段階では、未焼成体の特性は洗練され、最高浸漬温度は、構成原料及びウェアの製造に用いられる材料のばらつきに適合される。影響を受ける特性には、セラミック相、多孔性、収縮、及びウェア寸法、又は他の特性が含まれうる。
【００２８】
第１の段階及び第２の段階の場合のように、第３の段階において、ウェア用スペースは、第２の温度から、さまざまなサブ段階において最高浸漬温度へと加熱されうる。例えば、第３の段階では、ウェア用スペースは、第２の温度から、最高浸漬温度未満の第１のサブ段階温度へと加熱されうる。ウェア用スペースは、ある持続期間、第１のサブ段階温度で保持されうる。その後、ウェア用スペースは、第１のサブ段階温度から、第１のサブ段階温度より高く、最高浸漬温度より低い第２のサブ段階温度へと加熱されうる。ウェア用スペースの温度は、ある持続期間、第２のサブ段階温度で保持されうる。実施形態では、第３の段階は、任意の数のサブ段階を含みうる。加えて、ウェア用スペースは、ウェアに所望の特性を与えるのに十分な持続期間、最高浸漬温度で保持されうる。
【００２９】
これより、上述の単独窯を使用する実施形態に従うウェアを加熱する方法について説明される。実施形態において、ウェア用スペースは、周囲温度から該周囲温度より高い第１の温度へと加熱される。周囲温度から第１の温度へのウェア用スペースの加熱の間に、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーン２０１、２０２、２０３は、異なる設定点温度を有し、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーン（図示せず）は、ほぼ同じ設定点温度を有する。この例では、第１の温度制御ゾーン２０１内のいずれの設定点温度も同一であり、第２の温度制御ゾーン２０３のいずれの設定点温度も同一である。しかしながら、第１の温度制御ゾーン２０１の設定点温度は、第２の温度制御ゾーン２０３の温度と同一であっても同一でなくてもよい。実施形態では、第３の温度制御ゾーン２０２は、第１の温度制御ゾーン２０１又は第２の温度制御ゾーン２０３のいずれかの設定点温度と同一又は異なる設定点温度を有しうる。
【００３０】
実施形態において、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンは、第１の温度制御ゾーンが単独窯の第１の壁に隣接して位置付けられ、第２の温度制御ゾーンが単独窯の第２の壁に隣接して位置付けられ、第３の温度制御ゾーンが第１の温度制御ゾーンと第２の温度制御ゾーンとの間の単独窯の中間に位置付けられるように、単独窯の第１の壁１００から単独窯の第２の壁１００ｄへと延在する３つの温度制御ゾーンを含む。例えば、実施形態において、周囲温度から第１の温度へとウェア用スペースを加熱する間に、図３に示される垂直方向に配向された温度制御ゾーン２０１、２０２、２０３は各々、異なる設定点温度を有し、図４に示される水平方向に配向された温度制御ゾーン３１０、３２０は、同じ温度を有する。言い換えれば、図３及び図４に示される実施形態では、単独窯のハースから単独窯のクラウンへの設定点温度差が存在し、単独窯の前壁１００ｅから後壁１００ｆへの温度成層は、ほぼ一定である。他の実施形態では、ウェア用スペースが、周囲温度から第１の温度へと加熱されるときに、温度制御ゾーン２０１、２０２、２０３の各々は、同じ設定点温度を有しうる。
【００３１】
ウェア用スペースが周囲温度から第１の温度へと加熱されるときに３つの温度制御ゾーンを含み、第３の温度制御ゾーンが第１の温度制御ゾーンと第２の温度制御ゾーンとの間に位置付けられる実施形態では、温度制御ゾーンの各々は、異なる設定点温度を有しうる。第１の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約３０℃高いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃高くなりうる。他の実施形態では、第１の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１７℃〜約２５℃高いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約２５℃高くなりうる。このような実施形態では、第２の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約３０℃低いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃低くなりうる。他の実施形態では、第２の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１７℃〜約２０℃低いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約２５℃低くなりうる。
【００３２】
ウェア用スペースは、その後、第１の温度から該第１の温度より高い第２の温度へと加熱される。幾つかの実施形態では、ウェア用スペースを第１の温度から第２の温度へと加熱する間に、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンは異なる設定点温度を有し、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンは同じ設定点温度を有する。第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンが単独窯の１つの壁から単独窯の第２の壁へと延在する３つの温度制御ゾーンを含む実施形態では、３つの温度制御ゾーンの各々は、異なる設定点温度を有しうる。例えば、実施形態において、及び図３に関して、ウェア用スペースを第１の温度から第２の温度へと加熱する間に、垂直方向に配向された温度制御ゾーン２０１、２０２、２０３は各々、異なる設定点温度を有し、図４に示される水平方向に配向された温度制御ゾーン３１０、３２０は、ほぼ同じ設定点温度を有する。言い換えれば、図３及び図４に示される実施形態では、単独窯のハースから単独窯のクラウンへの設定点温度差が存在し、単独窯の前壁から後壁への設定点温度はほぼ一定である。
【００３３】
第３の温度制御ゾーンが第１の温度制御ゾーンと第２の温度制御ゾーンとの間に配置される、ウェア用スペースを第１の温度から第２の温度へと加熱する間に３つの温度制御ゾーンを含む実施形態では、温度制御ゾーンの各々は、異なる設定点温度を有しうる。このような実施形態では、第１の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約３０℃高いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃高くなりうる。他の実施形態では、第１の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１７℃〜約２５℃高いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約２５℃高くなりうる。このような実施形態では、第２の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約３０℃低いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃低くなりうる。他の実施形態では、第２の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１７℃〜約２０℃低いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約２５℃低くなりうる。
【００３４】
さらに他の実施形態では、ウェア用スペースを第１の温度から第２の温度へと加熱する間に、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンは、同じ設定点温度を有し、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンもまた、同じ設定点温度を有する。例えば、実施形態において、及び図３に関して、ウェア用スペースを第１の温度から第２の温度へと加熱する間に、垂直方向に配向された温度制御ゾーン２０１、２０２、２０３は各々、ほぼ同じ設定点温度を有し、図４に示されるように、水平方向に配向された温度制御ゾーン３１０、３２０は、ほぼ同じ設定点温度を有する。言い換えれば、このような実施形態では、ウェア用スペースに対し、適用される又は課される設定点温度差は存在しない。
【００３５】
ウェア用スペースは、その後、第２の温度から該第２の温度より高い最高浸漬温度へと加熱される。幾つかの実施形態では、ウェア用スペースを第２の温度から最高浸漬温度へと加熱する間に、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンは異なる設定点温度を有し、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンは、ほぼ同じ設定点温度を有する。第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンが、単独窯の１つの壁から単独窯の第２の壁へと延在する３つの温度制御ゾーンを含む実施形態では、３つの温度制御ゾーンの各々は、異なる設定点温度を有しうる。例えば、実施形態において、ウェア用スペースを第２の温度から最高浸漬温度へと加熱する間に、図３に示されるように垂直方向に配向された温度制御ゾーン２０１、２０２、２０３は各々、異なる設定点温度を有し、図４に示されるように水平方向に配向された温度制御ゾーン３１０、３２０は、ほぼ同じ設定点温度を有する。言い換えれば、図３及び図４に示される実施形態では、単独窯のハースから単独窯のクラウンへの温度差が存在してよく、単独窯の前壁から後壁への温度は、ほぼ一定である。
【００３６】
第３の温度制御ゾーンが第１の温度制御ゾーンと第２の温度制御ゾーンとの間に配置される、ウェア用スペースを第２の温度から最高浸漬温度へと加熱する間に３つの温度制御ゾーンを含む実施形態では、温度制御ゾーンの各々は、異なる温度を有しうる。このような実施形態では、第１の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約３０℃高いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃高くなりうる。他の実施形態では、第１の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１７℃〜約２５℃高いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約２５℃高くなりうる。このような実施形態では、第２の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約３０℃低いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃低くなりうる。他の実施形態では、第２の温度制御ゾーンの設定点温度は、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１７℃〜約２０℃低いなど、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約２５℃低くなりうる。
【００３７】
さらに他の実施形態では、ウェア用スペースを第２の温度から最高浸漬温度へと加熱する間に、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンは同じ設定点温度を有し、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンは異なる設定点温度を有する。例えば、実施形態において、及び図３に関して、ウェア用スペースを第２の温度から最高浸漬温度へと加熱する間に、垂直方向に配向された温度制御ゾーン２０１、２０２、２０３は各々、ほぼ同じ設定点温度を有し、図４に示されるように水平方向に配向された温度制御ゾーン３１０、３２０は、異なる設定点温度を有する。言い換えれば、このような実施形態では、前壁から後壁へと延在するウェア用スペースにわたり、温度差が存在する。
【００３８】
このような実施形態では、第２の温度制御ゾーンの設定点温度は、第１の温度制御ゾーンの設定点温度より約３℃〜約１５℃高いなど、第１の温度制御ゾーンの設定点温度より約３℃〜約２０℃高くなりうる。他の実施形態では、第２の温度制御ゾーンの設定点温度は、第１の温度制御ゾーンの設定点温度より約７℃〜約１０℃高いなど、第１の温度制御ゾーンの設定点温度より約３℃〜約１０℃高くなりうる。
【００３９】
実施形態において、単独窯は、第１の方向に配向された各温度制御ゾーンに希釈ガスを供給するように構成されうる。実施形態では、希釈ガスは、空気、窒素、又は任意の他の不燃性ガスでありうる。各温度制御ゾーンに供給される希釈ガスの流量は、個別に変化させることができる。例えば、及び図３に関して、希釈ガスの第１の流量を、温度制御ゾーン２０１に供給することができ、希釈ガスの第１の流量と同じ又は異なる希釈ガスの第２の流量を、温度制御ゾーン２０２に供給することができ、希釈ガスの第１及び第２の流量と同じ又は異なる希釈ガスの第３の流量を、温度制御ゾーン２０３に供給することができる。実施形態において、希釈ガスは、例えば、ガス流が単独窯に流体接続されたダクト（例えば、単独窯内のバーナに組み込まれた二次的なガスノズル）を通るように強いることによってなど、任意の適切な機構によって、単独窯の温度制御ゾーンに供給されうる。
【００４０】
幾つかの実施形態では、ＶＯＣレベルは、周囲温度から第１の温度へとウェア用スペースの加熱の間に第１の方向に配向された幾つか又は多くの温度制御ゾーンにおいて測定される。例えば、及び図３に関して、ウェア用スペースが周囲温度から第１の温度へと加熱されるときに、ＶＯＣレベルは、温度制御ゾーン２０１、２０２、及び２０３のうちの１つ以上において測定される。ＶＯＣレベルは、任意の方法で測定することができる。このような実施形態では、最大の希釈ガス流量が、最高濃度のＶＯＣを有する温度制御ゾーンに供給され、最小のガス流量が、最低ＶＯＣ濃度を有する温度制御ゾーンに供給される。例えば、及び再び図３に関して、最高ＶＯＣ濃度が温度制御ゾーン２０３の場合、最高希釈ガス流は、温度制御ゾーン２０３に供給される。同じように、最低ＶＯＣ濃度が温度制御ゾーン２０１において測定される場合、最小の希釈ガス流は、温度制御ゾーン２０１に供給される。このような方法で希釈ガスを供給することにより、特定の温度制御ゾーンのＶＯＣの濃度を希釈することができ、それによって、その温度制御ゾーンにおいて発熱反応が暴走する危険性を低減することができる。この方法は、ＶＯＣ濃度希釈を必要としない窯スペースの部分における過剰体積の二次的又は希釈ガスを低減し、それによって、熱的後処理において、窯スペース又は下流において特定の温度へと希釈ガスを加熱するのに必要とされる過剰のエネルギーを低減する。
【００４１】
これより、本開示の態様が開示される。
【００４２】
第１の態様によれば、単独窯内でウェアを焼成する方法は、単独窯のウェア用スペース内にウェアの少なくとも１つのスタックを位置付ける工程であって、ウェア用スペースが、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンと、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンとを含む、工程；第１の加熱段階において、ウェア用スペースを周囲温度から該周囲温度より高い第１の温度へと加熱する工程；第２の加熱段階において、ウェア用スペースを第１の温度から該第１の温度より高い第２の温度へと加熱する工程、及び第３の加熱段階において、ウェア用スペースを第２の温度から該第２の温度より高い最高浸漬温度へと加熱する工程であって、次の条件：（ｉ）第１の加熱段階、第２の加熱段階、及び第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、該第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する；及び、（ｉｉ）第１の加熱段階、第２の加熱段階、及び第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、該第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する、のうちの少なくとも１つが満たされる、工程を含む。
【００４３】
第２の態様は、第１の方向が垂直方向であり、第２の方向が水平方向である、第１の態様の方法を含む。
【００４４】
第３の態様は、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンが、ウェア用スペースのハースに隣接した第１の温度制御ゾーン、ウェア用スペースのクラウンに隣接した第２の温度制御ゾーン、及び第１の温度制御ゾーンと第２の温度制御ゾーンとの間の第３の温度制御ゾーンを含む、第１及び第２の態様のいずれかの方法を含む。
【００４５】
第４の態様は、第１の加熱段階の間に：第１の温度制御ゾーンの設定点温度が、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃低く、第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃高い、第３の態様の方法を含む。
【００４６】
第５の態様は、第１の加熱段階の間に、第１の温度制御ゾーンの設定点温度が、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約３０℃低く、第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約３０℃高い、第３の態様の方法を含む。
【００４７】
第６の態様は、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンが、ウェア用スペースの前壁に隣接した第１の温度制御ゾーンと、ウェア用スペースの後壁に隣接した第２の温度制御ゾーンとを含む、第１〜第５の態様のいずれかの方法を含む。
【００４８】
第７の態様は、第３の加熱段階の間に、第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、第１の温度制御ゾーンの設定点温度より約３℃〜約２０℃高い、第６の態様の方法を含む。
【００４９】
第８の態様は、第３の加熱段階の間に、第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、第１の温度制御ゾーンの設定点温度より約３℃〜約１５℃高い、第６の態様の方法を含む。
【００５０】
第９の態様は、第２の加熱段階の間に：第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有し、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有する、第１〜第８の態様のいずれかの方法を含む。
【００５１】
第１０の態様は、第２の加熱段階の間に：第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、異なる設定点温度を有し、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有する、第１〜第９の態様のいずれかの方法を含む。
【００５２】
第１１の態様は、第１の温度が約２５０℃〜約７００℃であり、第２の温度が約６００℃〜約１０００℃であり、最高浸漬温度が、約１２００℃〜約１５５０℃である、第１〜第１０の態様のいずれかの方法を含む。
【００５３】
第１２の態様は、第１の加熱段階の間に、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各々に希釈ガスを供給する工程をさらに含み、該希釈ガスが、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各々において異なる体積ガス流量を有する、第１〜第１１の態様のいずれかの方法を含む。
【００５４】
第１３の態様は、第１の加熱段階の間に、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各々におけるＶＯＣレベルを測定又は計算する工程；最高の測定又は計算されたＶＯＣレベルを有する第１の方向に配向された温度制御ゾーンに、希釈ガスの最大の体積希釈ガス流量を供給する工程；及び、最小の測定又は計算されたＶＯＣレベルを有する第１の方向に配向された温度制御ゾーンに、最小の体積希釈ガス流量を供給する工程をさらに含む、第１２の態様の方法を含む。
【００５５】
第１４の態様は、倒炎式単独窯内でウェアを焼成する方法を提供し、該方法は、倒炎式単独窯のウェア用スペース内にウェアの少なくとも１つのスタックを位置付ける工程であって、ウェア用スペースが、クラウン；該クラウンとは反対側のハース；クラウンとハースとの間にわたる第１の側壁；第１の側壁とは反対側にあり、かつ、クラウンとハースとの間にわたる第２の側壁；第１の側壁、第２の側壁、ハース、及びクラウンで囲まれた前壁；前壁とは反対側にあり、かつ、第１の側壁、第２の側壁、ハース、及びクラウンで囲まれた後壁によって画成されており、ウェア用スペースが、垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーン；及び、水平方向に配向された複数の温度制御ゾーンを含む、工程；第１の加熱段階において、ウェア用スペースを周囲温度から該周囲温度より高い第１の温度へと加熱する工程、第２の加熱段階において、ウェア用スペースを第１の温度から該第１の温度より高い第２の温度へと加熱する工程、及び第３の加熱段階において、ウェア用スペースを第２の温度から該第２の温度より高い最高浸漬温度へと加熱する工程であって、次の条件：（ｉ）第１の加熱段階、第２の加熱段階、及び第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する；及び、（ｉｉ）第１の加熱段階、第２の加熱段階、及び第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、水平方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、水平方向に配向された複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する、のうちの少なくとも１つが満たされる、工程を含む。
【００５６】
第１５の態様は、第１の温度が約２５０℃〜約７００℃であり、第２の温度が、約６００℃〜約１０００℃であり、最高浸漬温度が約１２００℃〜約１５５０℃である、第１４の態様の方法を含む。
【００５７】
第１６の態様は、垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーンが、ハースに隣接した第１の温度制御ゾーン、クラウンに隣接した第２の温度制御ゾーン、及び第１の温度制御ゾーンと第２の温度制御ゾーンとの間の第３の温度制御ゾーンを含み、第１の加熱段階の間に、第１の温度制御ゾーンの設定点温度が、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃低く；及び第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃高い、第１４及び第１５の態様のいずれかの方法を含む。
【００５８】
第１７の態様は、水平方向に配向された複数の温度制御ゾーンが、前壁に隣接した第１の温度制御ゾーンと後壁に隣接した第２の温度制御ゾーンとを含み、第３の加熱段階の間に、第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、第１の温度制御ゾーンの設定点温度より約３℃〜約１５℃高い、第１４〜第１６の態様のいずれかの方法を含む。
【００５９】
第１８の態様は、第２の加熱段階の間に、垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有し、水平方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有する、第１４〜第１６の態様のいずれかの方法を含む。
【００６０】
第１９の態様は、第２の加熱段階の間に、垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、異なる設定点温度を有し、水平方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有する、第１４〜第１８の態様のいずれかの方法を含む。
【００６１】
第２０の態様は、第１の加熱段階の間に、垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各々に希釈ガス流を供給する工程；及び、第１の加熱段階の間に、垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーンの各々におけるＶＯＣレベルを測定又は計算する工程をさらに含み、最大の体積希釈ガス流量が、最高の測定又は計算されたＶＯＣレベルを有する垂直方向に配向された温度制御ゾーンに供給され、最小の体積希釈ガス流量が、最小の測定又は計算されたＶＯＣレベルを有する垂直方向に配向された温度制御ゾーンに供給される、第１４〜第１９の態様のいずれかの方法を含む。
【００６２】
よって、本明細書に開示される実施形態は、ウェア内の制御されていない温度差及び亀裂を最小限に抑えるか、又は排除することができる。加えて、物品の製造に用いられる天然の原料におけるばらつきは、窯の異なる領域に異なる最高浸漬温度を利用することによって調整することができ、異なるロットの原料又は例えば天然由来の原料で起こりうるようなばらつき度合いを有する原料を用いて製造されたウェア又は物品の群が窯スペース内に存在する場合に、窯積載における、焼成体内の均一な物理的特性を確実にすることができる。
【００６３】
特許請求される主題の精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態にさまざまな修正及び変形がなされうることは、当業者にとって明白であろう。よって、本明細書は、このような修正及び変形が添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入ることを条件に、本明細書に記載されるさまざまな実施形態の修正及び変形にも及ぶことが意図されている。
【００６４】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００６５】
実施形態１
単独窯内でウェアを焼成する方法において、
前記単独窯のウェア用スペース内にウェアの少なくとも１つのスタックを位置付ける工程であって、前記ウェア用スペースが、第１の方向に配向された複数の温度制御ゾーンと、第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンとを含む、工程、
第１の加熱段階において、前記ウェア用スペースを周囲温度から該周囲温度より高い第１の温度へと加熱する工程、
第２の加熱段階において、前記ウェア用スペースを前記第１の温度から前記第１の温度より高い第２の温度へと加熱する工程、及び
第３の加熱段階において、前記ウェア用スペースを前記第２の温度から前記第２の温度より高い最高浸漬温度へと加熱する工程であって、次の条件：
（ｉ）前記第１の加熱段階、前記第２の加熱段階、及び前記第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、前記第１の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、前記第１の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する、及び
（ｉｉ）前記第１の加熱段階、前記第２の加熱段階、及び前記第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、前記第２の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、前記第２の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する
のうちの少なくとも１つが満たされる、工程
を含む、方法。
【００６６】
実施形態２
前記第１の方向が垂直方向であり、前記第２の方向が水平方向であることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００６７】
実施形態３
前記第１の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンが、前記ウェア用スペースのハースに隣接した第１の温度制御ゾーン、前記ウェア用スペースのクラウンに隣接した第２の温度制御ゾーン、及び前記第１の温度制御ゾーンと前記第２の温度制御ゾーンとの間の第３の温度制御ゾーンを含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００６８】
実施形態４
前記第１の加熱段階の間に：
前記第１の温度制御ゾーンの設定点温度が、前記第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃低く、かつ
前記第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、前記第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃高い
ことを特徴とする、実施形態３に記載の方法。
【００６９】
実施形態５
前記第１の加熱段階の間に：
前記第１の温度制御ゾーンの設定点温度が、前記第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約３０℃低く、かつ
前記第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、前記第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１５℃〜約３０℃高い
ことを特徴とする、実施形態３に記載の方法。
【００７０】
実施形態６
前記第２の方向に配向された複数の温度制御ゾーンが、前記ウェア用スペースの前壁に隣接した第１の温度制御ゾーンと、前記ウェア用スペースの後壁に隣接した第２の温度制御ゾーンとを含むことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００７１】
実施形態７
前記第３の加熱段階の間に、前記第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、前記第１の温度制御ゾーンの設定点温度より約３℃〜約２０℃高いことを特徴とする、実施形態６に記載の方法。
【００７２】
実施形態８
前記第３の加熱段階の間に、前記第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、前記第１の温度制御ゾーンの設定点温度より約３℃〜約１５℃高いことを特徴とする、実施形態６に記載の方法。
【００７３】
実施形態９
前記第２の加熱段階の間に：
前記第１の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有し、
前記第２の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有する
ことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００７４】
実施形態１０
前記第２の加熱段階の間に：
前記第１の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、異なる設定点温度を有し、かつ
前記第２の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有する
ことを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００７５】
実施形態１１
前記第１の温度が、約２５０℃〜約７００℃であり、前記第２の温度が、約６００℃〜約１０００℃であり、前記最高浸漬温度が、約１２００℃〜約１５５０℃であることを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００７６】
実施形態１２
前記第１の加熱段階の間に、前記第１の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各々に希釈ガスを供給する工程をさらに含み、前記希釈ガスが、前記第１の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各々において、異なる体積ガス流量を有することを特徴とする、実施形態１に記載の方法。
【００７７】
実施形態１３
前記第１の加熱段階の間に、前記第１の方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各々のＶＯＣレベルを測定又は計算する工程、
最大の測定又は計算ＶＯＣレベルを有する前記第１の方向に配向された温度制御ゾーンに、前記希釈ガスの最大の体積希釈ガス流量を供給する工程、及び
最小の測定又は計算ＶＯＣレベルを有する前記第１の方向に配向された温度制御ゾーンに、最小の体積希釈ガス流量を供給する工程
をさらに含むことを特徴とする、実施形態１２に記載の方法。
【００７８】
実施形態１４
倒炎式単独窯内でウェアを焼成する方法において、
前記倒炎式単独窯のウェア用スペース内にウェアの少なくとも１つのスタックを位置付ける工程であって、前記ウェア用スペースが、
クラウン、
前記クラウンとは反対側のハース、
前記クラウンと前記ハースとの間にわたる第１の側壁、
前記第１の側壁とは反対側にあり、かつ、前記クラウンと前記ハースとの間にわたる第２の側壁、かつ、
前記第１の側壁、前記第２の側壁、前記ハース、及び前記クラウンで囲まれた前壁、
前記前壁とは反対側にあり、かつ、前記第１の側壁、前記第２の側壁、前記ハース、及び前記クラウンで囲まれた後壁、
垂直方向に配向された複数の温度制御ゾーン、及び
水平方向に配向された複数の温度制御ゾーン
によって画成される、工程、
第１の加熱段階において、前記ウェア用スペースを周囲温度から該周囲温度より高い第１の温度へと加熱する工程、
第２の加熱段階において、前記ウェア用スペースを前記第１の温度から該第１の温度より高い第２の温度へと加熱する工程、及び
第３の加熱段階において、前記ウェア用スペースを前記第２の温度から該第２の温度より高い最高浸漬温度へと加熱する工程であって、次の条件：
（ｉ）前記第１の加熱段階、前記第２の加熱段階、及び前記第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、前記垂直方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、前記垂直方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する、及び
（ｉｉ）前記第１の加熱段階、前記第２の加熱段階、及び前記第３の加熱段階のうちの少なくとも１つの間に、前記水平方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの１つの温度制御ゾーンが、前記水平方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンのうちの少なくとも１つの他の温度制御ゾーンの設定点温度とは異なる設定点温度を有する
のうちの少なくとも１つが満たされる、工程
を含む、方法。
【００７９】
実施形態１５
前記第１の温度が、約２５０℃〜約７００℃であり、前記第２の温度が、約６００℃〜約１０００℃であり、前記最高浸漬温度が、約１２００℃〜約１５５０℃であることを特徴とする、実施形態１４に記載の方法。
【００８０】
実施形態１６
前記垂直方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンが、前記ハースに隣接した第１の温度制御ゾーン、前記クラウンに隣接した第２の温度制御ゾーン、及び前記第１の温度制御ゾーンと前記第２の温度制御ゾーンとの間の第３の温度制御ゾーンを含み、前記第１の加熱段階の間に：
前記第１の温度制御ゾーンの設定点温度が、前記第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃低く、かつ
前記第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、前記第３の温度制御ゾーンの設定点温度より約１０℃〜約５０℃高い
ことを特徴とする、実施形態１４に記載の方法。
【００８１】
実施形態１７
前記水平方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンが、前記前壁に隣接した第１の温度制御ゾーンと、前記後壁に隣接した第２の温度制御ゾーンとを含み、前記第３の加熱段階の間に、前記第２の温度制御ゾーンの設定点温度が、前記第１の温度制御ゾーンの設定点温度より約３℃〜約１５℃高いことを特徴とする、実施形態１４に記載の方法。
【００８２】
実施形態１８
前記第２の加熱段階の間に：
前記垂直方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有し、かつ
前記水平方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有する
ことを特徴とする、実施形態１４に記載の方法。
【００８３】
実施形態１９
前記第２の加熱段階の間に：
前記垂直方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、異なる設定点温度を有し、かつ
前記水平方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各温度制御ゾーンが、同じ設定点温度を有する
ことを特徴とする、実施形態１４に記載の方法。
【００８４】
実施形態２０
前記第１の加熱段階の間に、前記垂直方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各々に希釈ガス流を供給する工程、及び
前記第１の加熱段階の間に、前記垂直方向に配向された前記複数の温度制御ゾーンの各々のＶＯＣレベルを測定又は計算する工程であって、
最大の体積希釈ガス流量が、最高の測定又は計算ＶＯＣレベルを有する前記垂直方向に配向された温度制御ゾーンに供給され、
最小の体積希釈ガス流量が、最低の測定又は計算ＶＯＣレベルを有する前記垂直方向に配向された温度制御ゾーンに供給される
工程
をさらに含むことを特徴とする、実施形態１４に記載の方法。
【符号の説明】
【００８５】
１００  単独窯
１００ａ  ハース
１００ｂ  第１の側壁
１００ｃ  クラウン
１００ｄ  第２の側壁
１００ｅ  前壁
１００ｆ  後壁
１０１  ウェア
１０２  スタック
１０２ａ  棚
１０３  送気開口部
１１０  ウェア用スペース
１２０，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ  バーナ
１２１  熱源
１２５ａ〜ｆ  燃焼レーン
２０１，２０２，２０３，３１０，３２０  温度制御ゾーン
【図１】
2019509242.tif 000003
【図２】
2019509242.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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